Autant on peut oublier totalement la présence d’un multimètre local sur la machine, autant il ne faut pas à mon sens faire l’impasse sur ce chapitre. Jusqu’à présent, l’intégralité des essais a été conduite à l’aide d’une petite alimentation de laboratoire qui totalise plus de quarante années de bons et loyaux services. Autant dire qu’elle englobe des technologies très poussiéreuses avec transformateur basse tension, redresseurs, filtrage et transistor ballast. Bref, la technologie de mes « vingt ans ». Cet appareil de laboratoire est prévu pour ajuster librement la tension de sortie entre 5V et 30V, et surtout dispose d’un limiteur d’intensité électronique ajustable entre « presque rien » et 3A. Bien que de caractéristiques modestes, ce précieux outil couvre déjà bien des besoins pour un électronicien amateur. Mes lectrices et lecteurs ne possèderont pas un tel appareil. Aussi, je me devais d’envisager l’alimentation autonome de cette machine par l’entremise d’un bloc secteur actuel. De tels produit pullulent sur les étagères du commerce en ligne. Mon choix s’est porté sur un modèle produisant 12V avec une intensité nominale de 5A. Autant dire que sur notre machine qui ne consomme qu’environ 1,2A en moyenne, voir bien moins, le module en question ne va pas beaucoup souffrir. Par contre, c’est notre machine qui est en danger, car de telles alimentations fonctionnent « par découpage » et présentent une dynamique bien plus importante que celle de ma petite ouvrière de laboratoire. Surtout, sur un court-circuit franc avant de « disjoncter » elles sont capables de « sortir » un pic de courant très important.
♦ Un bloc basse tension secteur actuel … est « impitoyable ».
Contrairement à ce que vous pouvez penser, des court-circuits francs j’en ai provoqué des « pelles » durant les recherches de schéma. Quand sur le module de développement six à 8 relais sont connectés avec des tas de fils « plantés en vrac », il arrive très souvent que je me perde un peu. Un ou deux fils mal placés, et durant les essais un relais passant au travail, ou directement à la mise sous tension, provoque un court-circuit sur l’une des ses sections. Comme je limitais le courant à 1A, voir moins en fonction de la validation en cours, il ne s’est rien passé de dommageable, et mon banc de test est toujours pleinement opérationnel. Mais avec un mudule secteur tels que celui que je suis en train de mettre en service, car à un moment ou un autre il faut bien passer en configuration définitive, sur court-circuit la sortie peut facilement générer une surintensité de 10A ou bien plus. Ce phénomène reste de très courte durée, mais vous pouvez être certain qu’à ce régime les petits contacts du relais se soudent définitivement. Poubelle le petit relais ! De plus, sur mon alimentation j’avais un contrôle permanent du courant consommé par la machine. Le bloc secteur lui restera muet. La machine va alors avoir un comportement imprévu sans que l’on puisse en trouver l’origine.
♦ Retour vers les bonnes vieilles méthodes.
Seule façon d’éviter une hécatombe de petits relais : Ajouter aux circuits d’alimentation un disjoncteur fonctionnant sur dépassement d’intensité. « Vieux » comme l’électrotechnique, il y a belle lurette que de tels disjoncteurs peuplent les armoires, à commencer par celui qui est dans votre maison et qui protège votre installation secteur. Trouver un tel composant ne serait certainement pas trop délicat. Par contre, on peut s’attendre à des tarifs nettement prohibitifs dans le cadre des loisirs. Aussi, on va munir notre machine d’un dispositif « maison ». On se doute que l’on va devoir « mesurer » l’intensité consommée, et dès qu’un seuil sera franchi, on provoquera une coupure quelque part sur le schéma de la Fig.44 avec au final la présence de la résistance de puissance de 1Ω.
Le problème se pose de la façon suivante : Supposons que l’on désire un seuil de disjonction de 2A. Entre GND et l’autre extrémité de la résistance de 1Ω on va se trouver en présence d’une tension négative de 2V. Dès que -2V seront atteint, il faudra provoquer le changement d’état d’un petit relais qui lui fonctionne en +5V. Ben … ce n’est pas fastoche du tout !
♦ Un compromis avec la vérité historique.
L’époque dont on copie les technologies en était aux balbutiement de l’électronique. Le transistor n’était qu’une vue de l’esprit dans les facultés de pointe. Le vocable opto-électronique était totalement absent des traités d’électronique. Quand aux composants amplificateurs, c’était ces bons vieux tubes à vide qui équipaient les récepteurs et les émetteurs radio. Bref, en regardant le schéma que je vous propose en Fig.49 les puristes vont hurler « SCANDALEUX ! ». En effet, on y découvre deux transistors de type NPN et une fourche optique. J’estime que ce n’est pas une trahison totale en ce sens que le bloc secteur est également gavé de ces technologies. Aussi, à tordre un peu la beauté philosophique de notre machine de Turing, acceptons ce compromis avec une économie financière considérable et notamment l’emploi d’un tout petit module discret qui sera facile à caser sur un circuit imprimé. Et surtout, dès que le bloc secteur est utilisé pour poursuivre le développement, on va gagner en sérénité, car les circuits seront bien protégés. Pour valider la solution que je vous présente j’ai volontairement effectué de nombreux court-circuits francs directement en sortie du circuit imprimé qui gère l’alimentation de puissance. « Calme plat ». La coupure est quasi immédiate, et de toute manière l’intensité la plus grande possible reste limitée par la présence de la 1Ω.
C.C franc pouf … je réarme. C.C franc pouf … je réarme. C.C franc pouf … je réarme … et suite à de nombreuses bêtises volontaires de ce genre, rien ne s’est dégradé. Il n’est assurément pas raisonnable de s’amuser à de telles manipulations. Par contre, j’étais obligé de m’y astreindre pour acquérir la certitude que le circuit que je vous propose est fiable. Cette vérification relève d’une obligation morale. Maintenant que le circuit est validé, décortiquons son fonctionnement :
♦ Principe de fonctionnement d’une fourche optique.
Anticipons un peu sur la narration du prochain chapitre avec cette parenthèse informative : Deux modèles TCST 2000 et QTC 9544 disponibles dans « mes stocks » ont été testés avec des résultats totalement similaires. En particulier la fourche TCST 2000 est facile à trouver « en ligne ». Un tel composant présente l’apparence proposée sur le dessin de la Fig.46 et comporte en interne deux entités totalement indépendantes électriquement. D’un coté de la fourche se trouve une diode électroluminescente repérée E (Emetteur.) qui rayonne un flux lumineux F sur un phototransistor repéré D. (Data detector.) Attention, ces deux composants sont polarisés et aucune résistance interne de limitation de courant n’est prévue. Le comportement d’un tel 
composant est symbolisé sur la Fig.47 sur laquelle on retrouve l’émetteur lumineux E qui par le flux F influence le phototransistor D. Dans la pratique, D se comporte exactement comme une simple résistance variable R dont la valeur diminue en fonction de l’intensité de F. En « standard », un tel équipement est utilisé en binaire. Soit la fente de la fourche est libre, et F sur D maximal. Le phototransistor est alors saturé et présente une résistance faible. Soit un dispositif mécanique servant à détecter l’événement surveillé vient s’interposer dans la fente de la fourche optique, masquant le passage de F. Le phototransistor devient alors « non passant » et présente une résistance très élevée. Ce sont ces deux valeurs très différentes présentées par R qui permettent à l’électronicien concepteur de piloter les circuits concernés.
♦ Du négatif vers le positif.
Transformer du -2V en +5V s’est révélé très indigeste jusqu’à comprendre qu’une isolation galvanique s’avérait indispensable, avec pour conséquence de faire appel à une fourche optique. Pour notre application nous allons utiliser cette dernière d’une façon très particulière en la transformant en Opto-coupleur. Comme je ne disposais pas de tels composants, j’ai employé une fourche optique, en fermant entièrement la fente par un capot opaque pour éliminer radicalement l’influence d’une clarté locale extérieure. Évidemment rien ne s’oppose à faire appel à un opto-coupleur banal, mais dans ce cas il faudra certainement adapter les valeurs des résistances et revoir l’implantation du circuit imprimé. La diode électroluminescente E reçoit la tension négative par rapport à GND issue de MI la résistance de puissance de 1Ω qui Mesure l’Intensité totale consommée par la machine. Elle va générer un flux lumineux d’autant plus important que la tension négative sur MI sera importante. La résistance R2 de 330Ω assure la protection et limite le courant maximal qui traversera E. Noter au passage le respect de la polarité de ce composant. La résistance interne de D va diminuer proportionnellement à la valeur de l’intensité traversant MI. En choisissant judicieusement la valeur de R1 on peut définir la valeur du courant qui provoquera la saturation du transistor T1 qui se comportera comme un vulgaire interrupteur. Tant que T1 est en état « non passant », on retrouve sur son collecteur en Ï„ la tension présente en Ï€, soit +12V. Dès que T1 commute en « conduction », il se sature et on retrouve en τ la tension présente sur son émetteur soit GND. Avec les valeurs du schéma, et notamment la grandeur de 10kΩ pour la résistance R1 qui limite le courant de base sur T1, la disjonction se produit pour une intensité d’environ 1,3A. Toute référence NPN pour petit signal tel que 2N1711, 2N2222 etc conviendra. Noter qu’en Ï€ le +12V reste présent même quand l’alimentation de puissance disjoncte.
♦ Disjoncteur sur dépassement d’intensité.
L’option utilisant un relais qui passe au travail lors de la disjonction a été expérimentée en premier. Force est de constater qu’elle s’accompagne de pas mal de difficultés, voir d’une d’impossibilité. Par exemple sur un court-circuit franc la disjonction se produisait correctement. Par contre, la rapidité de coupure est telle que le relais R24DS de Disjonction sur Surintensité n’avait pas le temps d’armer son auto-maintien. Du coup le voyant de signalisation de l’origine de la disjonction restait éteint. Par conséquent, l’approche fondamentale consiste à mettre un relais qui reste au travail en permanence. Quand le seuil prévu pour l’intensité est dépassé, il bascule au repos, maintenu dans cette configuration par sa section d’auto-maintien. Quand à sa section « active », elle provoque immédiatement la coupure d’énergie en sortie de puissance. Illustré sur la Fig.49 ce concept associe au circuit de la Fig.48 un 
petit relais R24DS pour déclencher la coupure d’énergie. Lorsque T1 se sature, le niveau électrique GND se retrouve sur son collecteur en t. Le relais R24DS dont le point froid est constamment sur GND passe au repos. Immédiatement sa section C – T s’ouvre, et la ligne de Coupure Alimentation CA provoque alors la disjonction car sur le connecteur α du module de gestion énergie l’état GND n’est plus propagé sur le point froid de R17DE. L’énergie de puissance est supprimée sur la machine jusqu’à ce que l’opérateur intervienne. La section C – R d’a.m. impose GND sur le point chaud de R24DS la diode D étant conductrice dans ce sens de polarisation. Les deux témoins rouges s’illuminent signalant à l’opérateur la nature de l’incident. En fonctionnement normal, en Ï€ on trouve +12V et en Ï„ +5V. Les LEDs rouges sont alors soumises à une tension de 7V largement suffisante pour les illuminer. Aussi, pour éviter cette fausse information la diode bloque le courant de Ï€ vers Ï„. Quand le pont P est en place la résistance de 10kΩ n’intervient pas. Le courant dans la LED rouge du tableau de maîtrise n’est alors limité que par la 470Ω. Sa valeur est bien plus grande que celui habituellement injecté dans ces témoins lumineux. C’est qu’à ce stade du projet j’envisage d’utiliser un composant ancien dont le rendement correspond à « ceux de cette époque ». Toutefois, et c’est son avantage, la diode électroluminescente pressentie clignote et présente un gros diamètre de 10mm. Si par la suite je changeais d’idée et que j’utilisais une référence plus actuelle de 5mm bien classique, il suffirait de retirer le pont P sans avoir à intervenir sur le circuit imprimé. On remarque surtout sur ce schéma, que la résistance R1 de 10kΩ qui limitait le courant dans la base de T1 est remplacée par la série R1A, R1B, R1C et R1D. En augmentant la valeur de R1 on augmente directement le seuil pour lequel se produit la disjonction. Le 
tableau donné ci-contre présente les résultats obtenus avec les valeurs du schéma. Actuellement le premier calibre le plus sensible convient. Il ne se produit pas de disjonction intempestive lors des appels de courant, et en particulier pour les plus virulents du système d’écriture quand se produit l’inversion du sens de rotation des moteurs. Autant conserver le calibre le plus « chatouilleux ». Si par la suite la consommation de la machine s’avérait plus importante, il suffirait de déplacer le « starp ». Au calibre de 4A avec une consommation artificielle extérieure permanente de 1,5A le dispositif ne disjoncte pas. L’alimentation s’écroule à 10,5V car la résistance de 1Ω provoque une chute permanente de potentiel. Dans des conditions aussi dégradées, les unités d’écriture les plus critiques continuent de fonctionner correctement. Elles sont plus lentes puisque les moteurs sont sous-alimentés. Ce test montre que la marge de tolérance de la fonction alimentation est très importante et devrait nous épargner bien des « misères ». Le poussoir B.P. est le bouton de réarmement du disjoncteur sur le tableau de maîtrise et Sw son équivalent en local. La procédure pour intervenir quand une disjonction par surintensité s’est produite consiste à en supprimer la cause. 
Puis l’opérateur doit réarmer l’ensemble en supprimant l’état GND sur la broche C de la section d’a.m. Il suffirait d’ouvrir un court instant la liaison entre C et GND. Comme on désire n’utiliser que des composants ordinaires à fermeture, il faut en inverser la logique. Un autre relais serait utilisable, mais la solution envisagée, plus économique, consiste à se servir du deuxième transistor T2 qui est saturé en permanence par sa résistance de base de 10kΩ qui est réunie au +12V permanent en Ï€. On retrouve alors le niveau GND sur son collecteur, donc sur C de la section d’a.m. Quand l’opérateur clique sur B.P. ou sur Sw, la base est ramenée au potentiel de l’émetteur et T2 commute en isolement. (Fonctionnement de type Saturé / Bloqué.) Le contact C se retrouve isolé électriquement, provoquant le passage au travail de 
R24DS qui réarme le disjoncteur, et les deux LEDs rouges s’éteignent. Il ne reste plus qu’à cliquer sur le bouton de marche MA pour que la machine s’anime. Si l’origine du problème n’a pas été supprimée, l’accrochage ne se produit pas car l’ensemble coupe inexorablement la puissance. Outre que l’utilisation de T2 est moins onéreuse que celle d’un autre relais électromagnétique, elle tient moins de place sur le circuit imprimé. (Le relais avec son support, sa résistance d’adaptation en 5V et sa diode de roue libre imposent une « surface » plus grande.)
NOTE Importante : Le boitier métallique et le collecteur sont reliés électriquement sur l’encapsulage des deux transistors T1 et T2. Pour celles et ceux qui n’ont pas trop d’expérience, à titre indicatif la Fig.50 précise la terminologie associée au schéma et le brochage de ces composants.
♦ Une option à ne pas ignorer.
Étant disponibles dans « mes stock » de composants électroniques, c’est volontairement que sur le circuit imprimé du disjoncteur d’intensité je n’ai pas employé comme sur les autres circuits un Switch comme bouton poussoir local pour réarmer le dispositif après incident. En observant la Fig.51 vous remarquerez qu’un tout petit bouton poussoir vert qui en surface ne fait que 3 x 4 trous du circuit imprimé a été substitué aux habituels Switch. C’est une option possible qui sera utilisable chaque fois qu’un contact repos n’est pas nécessaire. Ces boutons poussoir miniatures se trouvent sur « la toile » à des tarifs très raisonnables. Ces lots sont accompagnés de cabochons de multiples couleurs laissant à l’utilisateur le choix entre blanc, vert, bleu, noir, rouge et jaune. (Vert sur la Fig.51) En comparaison avec le strap à languette ou le relais voisin on comprend que ces petits boutons sont vraiment de taille modeste. Rassurez-vous, si vous n’approvisionnez que des « Switch » comme ceux déjà implantés sur les autres circuits, le dessin du module de la Fig.51 a été conçu pour laisser largement la place à ces composants plus encombrants. Enfin, pour clore ce chapitre, vous remarquez sur cette photographie que les transistors T1 et T2 ne sont pas des 2N1711, 2N2222 mais des CII2670. Ces éléments trainent depuis des lustres dans un bocal. Ils sont un peu moins performants en gain en courant que ceux proposés en référence. Aussi, votre circuit fonctionnera au moins aussi bien que celui du prototype.
♦ Chambre noire.
Non, nous n’allons pas aborder ici la technologie des anciens appareil photographiques argentiques. On ouvre juste un petit chapitre pour vous expliquer comment la fourche optique a été entièrement obstruée pour empêcher toute intrusion de lumière locale. Sur la Fig.52 sont présentes deux entités fonctionnelles. En A la fourche optique et en B un blindage de protection. Les broches en zone F de la fourche optique dépassent largement du boitier noir. Aussi, ce composant n’est pas soudé directement sur le circuit imprimé, mais surélevé comme visible sur la Fig.53 par de petites entretoises. La boulonnerie ainsi que ces entretoises sont bien visibles en E. Noter au passage que dans l’assemblage final c’est la tête de vis qui se trouve dessous car dans le sens montré sur la Fig.52 la hauteur d’implantation du circuit imprimé est insuffisante et elles talonneraient. Pour masquer la lumière, sur le prototype je me suis contenté de plaquer en zone C de la fente un tout petit morceau de feuille d’étain culinaire. Puis, avec du ruban adhésif, tout le tour et « à cheval », ce fragile « obturateur » est plaqué et collé sur le boitier noir en 
matériau thermoplastique. Le morceau placé « à cheval » déborde un peu en D ce qui le rend plus facilement observable. Cette solution donnait toute satisfaction. Toutefois, je trouve cet équipage bien fragile et trop vulnérable. C’est la raison pour laquelle le petit étrier B taillé dans un tout petit morceau de tôle et plié à la demande coiffe la fourche optique et assure une protection mécanique totale. Compte tenu des dimensions de l’ensemble, et de la faible place disponible pour fixer l’étrier B, le petit boulon de liaison G est de diamètre métrique Ø2mm. Il importe de savoir que sans le masque opaque, la fente n’étant pas protégée de la lumière ambiante, le système fonctionnait correctement. L’éclairage n’était que celui du local. Par contre en lumière naturelle et avec un soleil estival, je n’étais pas totalement convaincu d’un non changement comportemental des circuits. Aussi, par précaution le masque obscur à été ajouté. Je suis persuadé que le blindage B est totalement suffisant et que feuille d’étain et ruban adhésif sont totalement surabondant. Par conséquent, en fonction de vos facilités de réalisation, l’une ou l’autre des deux approches restera largement suffisante à mon sens. Je n’ai ajouté B que par mes facilités à découper et plier de la tôle de faible épaisseur. De plus, en développement on passe son temps à déposer et remonter N fois les modules. Le risque d’abimer les zones fragiles est bien plus important que pour une réalisation directe avec des documents « fiables ». Aussi la solution « vulnérable » me semble amplement suffisante et sera certainement plus simple à mettre en Å“uvre.
La suite est ici : 09) Remise en cause fondamentale du mécanisme d’écriture..
